Question

【题目】某工厂对工业污泥中的铬元素回收与再利用的工艺如图（已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋）：

部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：

阳离子	Fe3＋	Fe2＋	Mg2＋	Al3＋	Cr3＋
开始沉淀时的pH	1.9	7	—	—	—
沉淀完全时的pH	3.2	9	11.1	8	9（＞9溶解）

（1）实验室用98%（密度为1.84 g·cm－3）的浓硫酸配制200 mL 4.8 mol·L－1的硫酸溶液，配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为_________mL（保留小数点后一位小数），所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需______。

（2）过滤操作时，需要对沉淀进行洗涤，洗涤沉淀的方法是__________。

（3）加入H2O2的作用一方面是氧化＋3价Cr使之转变成＋6价Cr（CrO42-或Cr2O72-），以便于与杂质离子分离；另一方面是__________。（用离子方程式表示）

（4）调节溶液的pH＝8除去的杂质离子是________。

（5）钠离子交换树脂的原理为Mn＋＋nNaRMRn＋nNa＋，被交换的杂质离子是________。

（6）通SO2气体时，还原过程发生以下反应（填写缺项物质并配平）：

____Na2Cr2O7＋____SO2＋___　___=___Cr(OH)(H2O)5SO4＋___Na2SO4。____

Answer 1

【答案】65.2 250 mL容量瓶、胶头滴管 沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水，至刚好浸没沉淀物，等蒸馏水自然流尽后，再重复操作2～3次 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O Fe3＋、Al3＋ Ca2＋、Mg2＋ Na2Cr2O7+3SO2+11H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4

【解析】

含铬污泥预处理后，用硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是 Fe2+、Fe3+、A13+、Ca2+、Mg2+，过滤除去不溶性杂质，然后加入过氧化氢氧化铬离子、亚铁离子为高价态，加入氢氧化钠溶液调节溶液pH=8使其他离子沉淀，过滤得到滤液用钠离子交换树脂交换镁离子，得到溶液中通入二氧化硫还原得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

(1)浓硫酸物质的量浓度为==18.4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质硫酸的物质的量不变，实验室中没有200 mL的容量瓶，应该选用250mL容量瓶配制，则需要浓硫酸体积为=0.0652L=65.2mL，需用到的玻璃仪器有：胶头滴管、玻璃棒、烧杯和100mL量筒、250mL容量瓶，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒和酸式滴定管外，还需250mL容量瓶，胶头滴管，故答案为：65.2；250mL容量瓶，胶头滴管；

(2)过滤操作时，需要对沉淀进行洗涤，洗涤沉淀的方法是：沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水，至刚好浸没沉淀物，等蒸馏水自然流尽后，再重复操作2到3次，故答案为：沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水，至刚好浸没沉淀物，等蒸馏水自然流尽后，再重复操作2到3次；

(3)双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，加入H2O2的作用一方面是氧化＋3价Cr使之转变成＋6价Cr(CrO42-或Cr2O72-)，以便于与杂质离子分离；另一方面Fe2+有还原性，Fe2+能被双氧水氧化为高价离子，Fe2+反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(4)依据表格数据中离子开始沉淀和完全沉淀的pH，调节pH至8，可使Al3+、Fe3+生成沉淀，故答案为：Al3+、Fe3+；

(5)因镁离子、钙离子沉淀的pH较大，可用离子交换法除去，故答案为：Ca2+、Mg2+；

(6)通SO2气体时，还原过程中铬元素化合价+6价变化为+3价，Na2Cr2O～2CrOH(H2O)5SO4～6e-，硫元素化合价变化为+6价，SO2～SO42-～2e-，根据得失电子守恒，得到电子转移总数6e-，结合原子守恒配平得到化学方程式：Na2Cr2O7+3SO2+11H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4，故答案为：Na2Cr2O7+3SO2+11H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4。